測繪工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)模式探索

李軍+閻躍觀+袁德寶

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083）

摘要：測繪領(lǐng)域進(jìn)入信息化時(shí)代后，提高測繪專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能迫在眉睫。本文從數(shù)據(jù)量、時(shí)效性、學(xué)科交叉和自動(dòng)化程度四個(gè)方面分析了測繪專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)的必要性，在此基礎(chǔ)上探討了面向測繪工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力的具體內(nèi)涵，并針對(duì)測繪領(lǐng)域的特點(diǎn)與需求，提出了幾點(diǎn)改革計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的建議，以滿足信息化測繪的要求。

關(guān)鍵詞：測繪工程；計(jì)算機(jī)技能；實(shí)踐能力；培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）50-0126-02

近幾十年來，計(jì)算機(jī)、通信等各種技術(shù)得到快速發(fā)展，測繪學(xué)科也隨之發(fā)生了質(zhì)的變化，由傳統(tǒng)的手工模式進(jìn)入了信息化測繪時(shí)代[1]。信息化測繪技術(shù)是在對(duì)地觀測、計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)等支撐下的有關(guān)地理空間數(shù)據(jù)的獲取、處理、管理、更新、共享和應(yīng)用的技術(shù)集合[2-3]。與傳統(tǒng)模擬測繪和數(shù)字測繪相比，信息化測繪強(qiáng)調(diào)信息共享性，以及服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化，而計(jì)算機(jī)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息化測繪的重要基礎(chǔ)。為了滿足信息化測繪對(duì)測繪工作者計(jì)算機(jī)技能的要求，提高測繪專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能已成為迫在眉睫的任務(wù)。盡管各高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力對(duì)測繪專業(yè)的重要性，并對(duì)課程的教學(xué)方法進(jìn)行了研究[4-5]，但大多數(shù)高校僅停留在通過在培養(yǎng)方案中增加計(jì)算機(jī)類課程的層面，簡單在培養(yǎng)方案中融入計(jì)算機(jī)課程，并不能從根本層面鍛煉和提升學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問題的能力，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力與社會(huì)實(shí)際需求脫節(jié)。為此，本論文旨在從信息化測繪對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能的需求、計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)存在的問題等多個(gè)角度，探討研究新形勢下測繪專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)的必要性、內(nèi)涵和模式，使學(xué)生更好地適應(yīng)信息化測繪的需要。

一、計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)的必要性

信息化時(shí)代下，測繪從數(shù)據(jù)采集、管理到分析顯示整個(gè)環(huán)節(jié)都產(chǎn)生了較大的變化，人們對(duì)測繪工作也提出了新的要求，主要呈現(xiàn)以下幾方面特點(diǎn)：

1.數(shù)據(jù)量巨大：傳統(tǒng)的測繪數(shù)據(jù)采集儀器隨著技術(shù)進(jìn)步，其性能和方式在不斷提高，如綜合運(yùn)用光機(jī)電技術(shù)形成的測量機(jī)器人應(yīng)用于大型構(gòu)筑物的變形監(jiān)測中。此外新型數(shù)據(jù)采集傳感器不斷涌現(xiàn)，為測繪提供了新的數(shù)據(jù)源，如衛(wèi)星遙感成像傳感器、三維激光掃描儀、手機(jī)等。這些傳感器不僅采集速度快，而且部分傳感器處于持續(xù)監(jiān)測狀態(tài)，積累大量的信息。海量的空間數(shù)據(jù)管理靠人力難以實(shí)現(xiàn)，而計(jì)算機(jī)比較擅長執(zhí)行具有高度程序化的工作，適合于處理海量測繪數(shù)據(jù)。

2.時(shí)效性高：由于技術(shù)手段的進(jìn)步，測繪已經(jīng)應(yīng)用于許多動(dòng)態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，包括自然災(zāi)害監(jiān)測、衛(wèi)星精密定位與定軌、大規(guī)模車輛監(jiān)控等。這些領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)采集及更新頻率要求非常高，例如滑坡監(jiān)測與預(yù)警是指通過測量機(jī)器人實(shí)時(shí)觀測監(jiān)測點(diǎn)位置動(dòng)態(tài)，分析滑坡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。各類動(dòng)態(tài)監(jiān)測都要求數(shù)據(jù)的分析具有高時(shí)效性，否則難以達(dá)到預(yù)定目標(biāo)或因未能及時(shí)監(jiān)測而導(dǎo)致重大損失。計(jì)算機(jī)在此方面具有很好的優(yōu)勢，能實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)并分析結(jié)果。

3.多領(lǐng)域交叉：當(dāng)前測繪已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，一方面為各種應(yīng)用提供了基礎(chǔ)地理信息，另一方面空間分析方法逐漸成為一種補(bǔ)充分析手段。測繪的應(yīng)用已經(jīng)不再局限于單一領(lǐng)域，逐漸呈現(xiàn)出多領(lǐng)域交叉的特點(diǎn)。如氣象監(jiān)測中，在數(shù)據(jù)層面既涉及氣象專有數(shù)據(jù)（云量、溫度、風(fēng)向等），又涉及測繪數(shù)據(jù)（DEM、行政區(qū)域等），而在模型層面，氣象模型和空間分析模型結(jié)合使用。無論是數(shù)據(jù)還是模型層面，專業(yè)領(lǐng)域與測繪領(lǐng)域的結(jié)合必須依賴計(jì)算機(jī)。

4.自動(dòng)化程度高：當(dāng)今的許多重大工程和應(yīng)用都是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及到方方面面的問題，具有環(huán)節(jié)多、準(zhǔn)確度高、工作量大等特點(diǎn)，如果全部靠人力參與，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本過高，而且由于人的感官及身體條件限制，無法保證準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，進(jìn)而帶來工程問題。因此大部分工程或應(yīng)用都對(duì)自動(dòng)化程度要求較高，使得計(jì)算機(jī)的參與不可避免。

當(dāng)前測繪的上述幾方面特點(diǎn)使得測繪行業(yè)從業(yè)者必須掌握一定的計(jì)算機(jī)實(shí)踐水平，進(jìn)一步增強(qiáng)了高等院校培養(yǎng)測繪專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力的必要性。

二、計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力的內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力是指利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，而對(duì)測繪專業(yè)高等教育來說，它包含更具有針對(duì)性的內(nèi)涵：

1.掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作知識(shí)，熟練運(yùn)用辦公軟件制作各類文檔和數(shù)據(jù)圖表，熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信知識(shí)和技術(shù)，理解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。

2.掌握測繪相關(guān)專業(yè)軟件的操作，能夠理解和處理主流的數(shù)據(jù)類型，包括GPS定位數(shù)據(jù)、GIS矢量數(shù)據(jù)、遙感影像、三維激光掃描數(shù)據(jù)等。懂得基本的專業(yè)數(shù)據(jù)分析知識(shí)，如坡度坡向計(jì)算、影像校正等。

3.掌握一定的程序開發(fā)基礎(chǔ)，至少掌握一種程序開發(fā)語言，在面對(duì)一些定制或特殊的數(shù)據(jù)處理和分析過程時(shí)，能夠獨(dú)立利用編程方法解決。

4.建立運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決測繪專業(yè)問題的思維方式，針對(duì)待解決的復(fù)雜的理論或應(yīng)用問題，能夠先從概念層面將其抽象成數(shù)學(xué)問題，再在執(zhí)行層面設(shè)計(jì)成計(jì)算機(jī)處理流程。

三、計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)模式

1.理論課程與上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合。在開設(shè)測繪專業(yè)課程時(shí)，注重理論知識(shí)講授與上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合。對(duì)所有專業(yè)課程，除了傳授理論知識(shí)外，盡可能設(shè)置一定比例的課時(shí)讓學(xué)生參與上機(jī)實(shí)踐。選擇課程中具有代表性但計(jì)算過程復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)，編制程序設(shè)計(jì)任務(wù)庫，使學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用編程平臺(tái)和開發(fā)語言實(shí)現(xiàn)指定功能。同時(shí)從軟件工程的角度講解如何利用程序設(shè)計(jì)解決專業(yè)問題，講授內(nèi)容包括以下環(huán)節(jié)：問題的數(shù)學(xué)建模、功能分解、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立、代碼編寫等。

2.建立適應(yīng)測繪專業(yè)的全面計(jì)算機(jī)課程體系。根據(jù)測繪專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)及行業(yè)需求，制定合適的計(jì)算機(jī)課程體系，涉及應(yīng)用計(jì)算機(jī)基本操作和高級(jí)編程設(shè)計(jì)等多層次內(nèi)容，如編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信。可參考的課程為：《面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》、《數(shù)字圖像處理》、《GIS軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》。通過課程的講授，使測繪專業(yè)學(xué)生掌握通用的計(jì)算機(jī)實(shí)踐操作能力。

3.設(shè)置綜合課程設(shè)計(jì)。當(dāng)前學(xué)生經(jīng)過計(jì)算機(jī)類課程的學(xué)習(xí)后，基本能掌握軟件的使用與程序設(shè)計(jì)技能，但通過總結(jié)學(xué)生反饋發(fā)現(xiàn)，大多缺乏應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決綜合性專業(yè)問題的經(jīng)驗(yàn)。為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用水平與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，設(shè)置基于分組協(xié)作式教學(xué)的綜合實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，圍繞測繪各環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)適合于實(shí)踐能力鍛煉的程序設(shè)計(jì)任務(wù)，分組完成綜合程序設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中提出問題、分析問題、解決問題的能力。

4.鼓勵(lì)學(xué)生參與科研創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)。在正常的專業(yè)培養(yǎng)體系外，鼓勵(lì)學(xué)生參與相關(guān)的科研創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)。學(xué)校內(nèi)部各機(jī)構(gòu)常組織一些大學(xué)生課余科研活動(dòng)，例如作者所在單位提供了科研創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目平臺(tái)，學(xué)生可以自由組隊(duì)申請(qǐng)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下開展科研活動(dòng)，能較好地鍛煉學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力。此外，也可以鼓勵(lì)學(xué)生報(bào)名參加國家級(jí)或省市等組織的硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)大賽等，既能提供相應(yīng)的活動(dòng)條件，又營造了學(xué)習(xí)的氛圍和壓力，有效促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)。

四、結(jié)論

本文針對(duì)信息化時(shí)代對(duì)測繪工作者的知識(shí)結(jié)構(gòu)與技能水平的要求，分析了測繪專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)的必要性，探討了其具體內(nèi)涵，并提出了幾點(diǎn)改革與完善計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力培養(yǎng)的建議，有利于更全面理解與實(shí)施培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)知識(shí)的能力。

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